基于Web的结构安全监测平台设计与实现

摘要

随着土木工程领域的发展以及大型结构物搭建的日益普遍，建立在线的结构安全监测机制变得尤为重要。针对传统的监测型网站中展示信息单一且系统不可重用的问题，本文在研究了基于NHibernate的数据持久化模型、基于ASP.NETWeb API的数据接口和基于WebSocket的数据实时推送服务等设计方法的基础上提出一个基于Web云平台的结构安全监测系统，该系统具有能动态展示已接入结构物的历史和实时监测数据、告警推送和结构物的实时评分，并可以快速接入结构物的特点。
　　本文从系统开发流程和用户体验的角度出发，分析国内外相关系统的设计详情，提出一个结构安全监测云平台，主要工作如下:
　　(1)根据MVC的程序设计框架和前后端分离的设计思想，结合底层数据结构和系统主要业务需求，将结构物监测数据转换成基于接口的数据服务，通过基于MVC的Web API数据接口把系统前后端设计相分离。
　　(2)在.NET平台下，通过基于NHibernate的对象映射模型进行数据持久化设计，简化数据库开发操作，从数据接入层、服务平台层和应用层三个层次完成系统整体设计框架，并从数据接口和数据库方面进行系统安全性设计。
　　(3)基于HTML5 WebSocket技术提出数据实时推送服务模型，在前端通过Ajax技术，结合Highcharts组件实现监测数据的实时展示以及告警推送功能;基于SVG矢量图实现结构物拓扑图展示和传感器布点的功能，方便结构物整体健康状态的展示和系统后台配置工作。
　　(4)在上述工作的基础上，设计并实现一个可以快速接入结构物进行在线安全监测的云平台系统，该系统应用于多个大型结构物接入监测，实际运营过程表明该监测系统具有良好的可行性和有效性，大大减少项目接入的周期和工作量。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 项目背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文的主要工作

1．4 论文结构安排

第二章 相关技术

2．1 MVC Web API框架

2．1．1 MVC设计思想

2．1．2 基于RESTful的MVC Web API简介

2．2 NHibernate框架

2．2．1 NHibernate框架的体系结构

2．2．2 NHibernate框架的实现原理

2．2．3 NHibernate框架的优点

2．3 Ajax技术

2．4 SVG可编程矢量图

2．4．1 SVG特点

2．4．2 SVG的应用优势

2．5 HTML5 WebSocket技术

2．6 HighCharts组件

2．7 本章小结

第三章 结构安全监测云平台系统分析

3．1 项目总体规划

3．2 系统需求分析

3．2．1 数据流分析

3．2．2 主要功能需求分析

3．2．3 系统性能要求

3．3 主要模块需求分析

3．3．1 监测项数据展示模块

3．3．2 传感器数据告警管理模块

3．3．3 结构物报表管理模块

3．3．4 结构物管理模块

3．3．5 传感器阈值和评分权重配置模块

3．3．6 用户管理模块

3．4 系统流程分析

3．4．1 监测项数据展示流程

3．4．2 传感器数据告警管理流程

3．4．3 结构物报表管理流程

3．4．4 结构物管理流程

3．4．5 传感器阈值和评分权重配置流程

3．4．6 用户管理流程

3．5 本章小结

第四章 结构安全监测云平台系统详细设计

4．1 系统总体设计目标

4．2 系统用例

4．3 总体设计框架

4．3．1 数据接入层

4．3．2 服务平台层

4．3．3 应用层

4．4 系统数据库设计

4．4．1 数据库表总体设计

4．4．2 数据库表详细设计

4．5 系统安全性设计

4．5．1 接口安全性

4．5．2 数据库安全性

4．6 系统主要环节

4．6．1 数据持久层设计

4．6．2 Web前端设计

4．6．3 SVG矢量图动态布点

4．7 本章小结

第五章 结构安全监测云平台系统实现

5．1 系统开发环境

5．2 前台主要模块功能实现

5．2．1 监测项数据展示

5．2．2 结构物拓扑图

5．2．3 结构物GIS地图

5．2．4 结构物评分状态

5．2．5 结构物告警管理

5．2．6 结构物报表管理

5．3 后台主要模块功能实现

5．3．1 结构物管理

5．3．2 传感器阈值和权重配置

5．3．3 后台告警管理

5．3．4 后台报表管理

5．3．4 后台用户管理

5．4 本章小结

第六章 结构安全监测云平台系统测试

6．1 测试原理和目的

6．2 测试方法

6．3 测试用例

6．3．1 结构物管理测试用例

6．3．2 监测因素历史数据展示测试用例

6．3．3 结构物拓扑图布点测试用例

6．4 系统测试

6．4．1 接口性能测试

6．4．1 前端页面测试

6．5 本章小结

第七章 总结和展望

7．1 总结

7．2 展望

参考文献

致谢

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